3d打印用聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法。該聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法為將γ-巰丙基甲基二甲氧基硅烷與丙烯酸丁酯混合，加入甲基丙烯酸甲酯，室溫攪拌，再依次加入甲基丙烯酸十八醇酯、二茂鐵，室溫攪拌，然后加入聚酰亞胺顆粒，加熱攪拌，冷卻即可。其中聚酰亞胺的含量為40~50%，γ-巰丙基甲基二甲氧基硅烷含量為5~20%，丙烯酸丁酯含量為5~20%，甲基丙烯酸甲酯含量為10~30%，甲基丙烯酸十八醇酯含量為0.5~2%，二茂鐵含量為0.5~2%。本發(fā)明制備工藝簡單，制備的聚酰亞胺復(fù)合材料可在60~80℃的溫度范圍內(nèi)進行3D打印，不會堵塞3D打印機噴頭，克服了聚酰亞胺難以用于3D打印的缺點。
【專利說明】3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]制約3D打印技術(shù)發(fā)展因素主要有兩個:打印材料和設(shè)備。與設(shè)備的研發(fā)相比，材料的研發(fā)難度更大。3D打印技術(shù)本身并不復(fù)雜，但可用的耗材卻是個難點。普通打印機的耗材就是墨水和紙張，但3D打印機的耗材卻主要是膠水、高分子材料，而且必須經(jīng)過特殊處理，對材料的固化反應(yīng)速度等也要求很高。不同的3D打印技術(shù)對成型材料有不同的要求，但是均要有利于快速精確的成型，成型材料決定了快速成型技術(shù)的成敗，因此需要花大量心思進行研究開發(fā)，以求各方面達到性能所需。3D打印材料種類繁多,有各種分類方式，可按物理狀態(tài)、化學(xué)性能、材料成型方法等角度分類。根據(jù)成型過程中使用的材料可將三維快速成型打印技術(shù)分為三種:粘接材料、熔融材料和光固化三維快速成型打印材料。
[0003]聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)(-C0-NH-C0-)的一類聚合物，其中以含有酞酰亞胺結(jié)構(gòu)的聚合物最為重要。聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領(lǐng)域。近來，各國都在將聚酰亞胺的研究、開發(fā)及利用列入21世紀最有希望的工程塑料之一。聚酰亞胺，因其在性能和合成方面的突出特點，不論是作為結(jié)構(gòu)材料或是作為功能性材料，其巨大的應(yīng)用前景已經(jīng)得到充分的認識。
[0004]目前，以聚酰亞胺為主體的3D打印耗材尚不多見，主要是聚酰亞胺的熔點在400°C以上，難以應(yīng)用熔融堆積成型工藝。另一方面，聚酰亞胺幾乎不溶于有機溶劑，極大的限制了其在3D打印中的應(yīng)用。3D打印技術(shù)目前無法大規(guī)模推廣和應(yīng)用，主要限制于3D打印材料。目前用于3D打印的材料種類還比較少，無法滿足差別化工業(yè)應(yīng)用的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明屬于復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法。該聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法的特征為將Y-巰丙基甲基二甲氧基硅烷與丙烯酸丁酯混合，加入甲基丙烯酸甲酯，室溫攪拌，再依次加入甲基丙烯酸十八醇酯、二茂鐵，室溫攪拌，然后加入聚酰亞胺顆粒，加熱攪拌，冷卻得3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料。本發(fā)明制備的聚酰亞胺復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括=TFT-LCD及未來的鐵電液晶顯示器的取向劑材料，無源或有源波導(dǎo)材料光學(xué)開關(guān)材料，在微電子器件中用作介電層的絕緣材料，有機電子器件的功能層材料等。
[0006]本發(fā)明提出的3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料，其特征在于:
①由下列重量比的原料組成:
聚酰亞胺40~50%，
Y-巰丙基甲基二甲氧基硅烷 5~20%，
丙烯酸丁酯5~20%，甲基丙烯酸甲酯10~30%，
甲基丙烯酸十八醇酯0.5?,
二茂鐵0.5~2%。
[0007]②制備步驟如下:
1)將重均分子量為30000-80000的聚酰亞胺粉碎成100~120目的顆粒；
2)按重量配比稱取原料；
3)在氮氣氛圍下，將Y-巰丙基甲基二甲氧基硅烷與丙烯酸丁酯混合，加入甲基丙烯酸甲酯，室溫攪拌30-60分鐘，再依次加入甲基丙烯酸十八醇酯、二茂鐵，室溫攪拌30-60分鐘，然后加入聚酰亞胺顆粒，加熱至5(T60°C，攪拌120-180分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料。
[0008]將該材料在6(T80°C進行3D打印，測試成型后材料的密度、拉伸強度、收縮率及介電常數(shù)。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點在于:(1)將聚酰亞胺制成100-120目的微小顆粒，利用溶膠凝膠法制備復(fù)合材料，將聚酰亞胺與Y-巰丙基甲基二甲氧基硅烷、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等復(fù)合，添加甲基丙烯酸十八醇酯、二茂鐵等輔助劑，配置成具有一定粘度的復(fù)合材料，在60-80 V的溫度范圍內(nèi)進行3D打印，復(fù)合材料固化成型，得3D打印產(chǎn)品。(2 )本發(fā)明制備的3D打印材料是一種膠狀流體材料，打印過程不會堵塞3D打印機噴頭，適用于現(xiàn)有的多數(shù)3D打印機。(3)制備工藝簡單 ，生產(chǎn)成本低，便于推廣和應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明制備的復(fù)合材料可制成各種功能性的薄膜、涂層和復(fù)合材料，在有機電致發(fā)光器件、有機電存儲器件、有機晶體管器件以及液晶顯示等領(lǐng)域獲得應(yīng)用，市場前景廣闊。

【具體實施方式】
[0011]下面通過實施例進一步描述本發(fā)明。
[0012]實施例1
將40g重均分子量為30000-80000的聚酰亞胺粉碎成100~120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將20g Y -巰丙基甲基二甲氧基硅烷與19g丙烯酸丁酯混合，加入0.5g甲基丙烯酸十八醇酯，室溫放置30分鐘，再依次加入0.5g 二茂鐵、20g甲基丙烯酸甲酯，室溫攪拌30分鐘，然后加入40g聚酰亞胺顆粒，加熱至50°C，攪拌120分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料。
[0013]將該材料在60°C進行3D打印，成型后材料的密度為1.43g/cm3，拉伸強度為1lMPa,收縮率為0.58%，介電常數(shù)為3.4。
[0014]實施例2
將50g重均分子量為30000-80000的聚酰亞胺粉碎成100~120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將5g Y-巰丙基甲基二甲氧基硅烷與20g丙烯酸丁酯混合，加入2g甲基丙烯酸十八醇酯，室溫放置60分鐘，再依次加入Ig 二茂鐵、22g甲基丙烯酸甲酯，室溫攪拌60分鐘，然后加入50g聚酰亞胺顆粒，加熱至60°C，攪拌180分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料。
[0015]將該材料在80°C進行3D打印，成型后材料的密度為1.40g/cm3，拉伸強度為113MPa，收縮率為0.88%，介電常數(shù)為3.1。
[0016]實施例3
將50g重均分子量為30000-80000的聚酰亞胺粉碎成100~120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將12g Y-巰丙基甲基二甲氧基硅烷與5g丙烯酸丁酯混合，加入Ig甲基丙烯酸十八醇酯，室溫放置60分鐘，再依次加入2g 二茂鐵、30g甲基丙烯酸甲酯，室溫攪拌45分鐘，然后加入50g聚酰亞胺顆粒，加熱至55°C，攪拌160分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料。
[0017]將該材料在70°C進行3D打印，成型后材料的密度為1.47g/cm3，拉伸強度為120MPa，收縮率為0.99%，介電常數(shù)為2.9。
[0018]實施例4
將45g重均分子量為30000-80000的聚酰亞胺粉碎成100~120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將17g Y-巰丙基甲基二甲氧基硅烷與15g丙烯酸丁酯混合，加入Ig甲基丙烯酸十八醇酯，室溫放置40分鐘，再依次加入2g 二茂鐵、20g甲基丙烯酸甲酯，室溫攪拌50分鐘，然后加入45g聚酰亞胺顆粒，加熱至50°C，攪拌150分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料。
[0019]將該材料在70°C進行3D打印，成型后材料的密度為1.42g/cm3，拉伸強度為102MPa，收縮率為0.79%，介電常數(shù)為3.5。
[0020]實施例5
將46g重均分子量為30000-80000的聚酰亞胺粉碎成100~120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將15g Y-巰丙基甲基二甲氧基硅烷與15g丙烯酸丁酯混合，加入2g甲基丙烯酸十八醇酯，室溫放置30分鐘，再依次加入2g 二茂鐵、20g甲基丙烯酸甲酯，室溫攪拌60分鐘，然后加入46g聚酰亞胺顆粒，加熱至60°C，攪拌180分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料。
[0021]將該材料在60°C進行3D打印，成型后材料的密度為1.38g/cm3，拉伸強度為99MPa，收縮率為0.82%，介電常數(shù)為3.6。
【權(quán)利要求】
1.一種3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料，其特征在于:由下列重量比的原料組成: 聚酰亞胺40~50%， Y-巰丙基甲基二甲氧基硅烷 5~20%， 丙烯酸丁酯5~20%， 甲基丙烯酸甲酯10~30%， 甲基丙烯酸十八醇酯0.5?, 二茂鐵0.5~2%。
2.一種如權(quán)利要求1所述的3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:其步驟如下: 1)將重均分子量為30000-80000的聚酰亞胺粉碎成100~120目的顆粒； 2)按重量配比稱取原料； 3)在氮氣氛圍下，將Y-巰丙基甲基二甲氧基硅烷與丙烯酸丁酯混合，加入甲基丙烯酸甲酯，室溫攪拌30-60分鐘，再依次加入甲基丙烯酸十八醇酯、二茂鐵，室溫攪拌30-60分鐘，然后加入聚酰亞胺顆粒，加熱至5(T60°C，攪拌120-180分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚酰亞胺復(fù)合材 料。
【文檔編號】C08K5/56GK104177749SQ201410425027
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】藍碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發(fā)有限公司